[发明专利]用于CT球管液态金属轴承的复合隔热涂层及其制备方法

说明书

用于CT球管液态金属轴承的复合隔热涂层及其制备方法，属于复合隔热涂层技术领域。以碳纤维、纳米二氧化钛、石英短切纤维、氢氧化铝和磷酸为主要原料，首先对碳纤维进行球磨粉碎和低温等离子刻蚀，然后对石英短切纤维进行纤维解离处理，并制备碳纤维‑纳米二氧化钛‑石英短切纤维‑磷酸铝涂层混合浆液，再将涂层混合浆液涂抹于金属基体上，最后通过梯度热处理，制得碳纤维‑纳米二氧化钛‑石英短切纤维‑磷酸铝复合隔热涂层。本发明具有操作简便，成本低廉的优点。本发明制备的复合隔热涂层具有耐高温和隔热性能优良、高强、轻质、寿命长的优点，并且无气孔层设计，适用于高真空环境，在CT球管液态金属轴承隔热领域有较好的工程应用前景。

技术领域

本发明涉及一种用于CT球管液态金属轴承的复合隔热涂层制备方法，尤其涉及一种碳纤维-纳米二氧化钛-石英短切纤维-磷酸铝复合隔热涂层的制备方法，属于复合隔热涂层技术领域。

背景技术

作为一种X射线临床诊断设备，CT(Computed Tomography)已经成为医院的必需设备，对保障人民的身体健康具有重要的社会和经济意义。CT球管是CT中的X射线发射装置，属于CT的关键部件。CT球管通常包含旋转阳极、灯丝、玻壳等部件，其中旋转阳极的性能和寿命对CT球管的性能和寿命有重要影响。CT球管的旋转阳极由轴承、靶盘、转子组成，在CT球管的工作过程中，轴承不仅要持续旋转，还要不断接收从靶盘传导来的大量热量。如果CT球管轴承接受靶盘传热的速率超过了轴承的散热速率，热积聚会使轴承温度迅速升高，引起润滑失效、卡轴等轴承故障，进而导致CT球管失效。液态金属轴承是利用液态金属作为润滑剂的一类轴承，具有运行平稳、寿命长、散热率高的优点，常用于高热容量CT球管，但在高热容量CT球管中，靶盘会产生更多的热量传导至轴承。因而，增加CT球管液态金属轴承与靶盘间的热阻，减慢液态金属轴承的升温速率十分必要。通过在CT球管液态金属轴承与靶盘的接触位置增加隔热涂层，可以降低热量从靶盘向轴承的传导速率，减慢轴承的升温速度，为CT球管液态金属轴承的正常运行和寿命延长提供保障。同时，由于涂层是应用于CT球管的高真空环境中，涂层设计中如果存在气孔或气孔层，气孔中容易贮藏空气，在CT球管的工作过程中，气孔容易出现持续放气的问题，破坏球管内部的高真空环境，因而，涂层设计中不能包含气孔。

专利CN 110546296 A公开了一种在耐热合金基材上形成的陶瓷隔热涂层，陶瓷层具有第一致密层、中间气孔层、第二致密层，其中，中间气孔层层叠在第一致密层上，密度大于第一致密层，且有多个气孔，第二致密层层叠在中间气孔层上，密度小于中间气孔层。专利CN 110983230 A公开了一种电磁锅隔热涂层的制备方法，通过热喷涂工艺将氧化锆陶瓷粉末喷涂于电磁锅基体的外表面以制成隔热涂层，涂层中含有较多气孔，涂层导热率低，能显著减少热量损失，起到节能的效果。专利CN 110520599 A公布了一种隔热涂层膜，其制备方法是在构成涡轮构件的母材上喷镀陶瓷材料，母材由耐热合金组成，隔热涂层膜的陶瓷材料为氧化锆，隔热涂层膜的气孔率为5％～8％。专利CN 111040547 A公开了一种隔热气凝胶涂层的制备方法，涂料包括SiO₂气凝胶浆料、水性聚氨酯树脂、丙烯酸酯乳液、二氧化钛、硅烷偶联剂等，通过形成空间网状结构的SiO₂气凝胶实现阻碍性隔热，提高隔热效果。虽然上述专利有诸多优点，但由于CT球管轴承的工作环境为高真空，而上述涂层中都含有较多气孔，气孔中容易贮藏空气，使CT球管难以到达高真空状态；并且在CT球管的工作过程中，涂层中的气孔容易出现持续放气的问题，破坏CT球管内部的高真空环境，因而上述专利公开的涂层都不适用于CT球管轴承。